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Titre du sujet :
Développement de solutions pour l’identification (THID) et l’authentification par des approches
non intrusives dans le domaine THz.

Contacts :
Frédéric GARET                                                                                                                 Cornel IOANA   
frédéric.garet@univ-savoie.fr                                                                        cornel.ioana@gipsa-lab.grenoble-inp.fr
IMEP-LAHC – Université Savoie Mont Blanc                                        GIPSA Lab. – Université Grenoble Alpes
Bâtiment Chablais – Campus Scientifique                                                   11 Rue des Mathématiques
73376 Le Bourget du Lac – France                                                                     38400 Saint-Martin-d’Hères

L’Institut de Microélectronique, Electromagnétisme, et Photonique et Laboratoire d’Hyperfréquences et Caractérisation (IMEP-LAHC) :
L’IMEP-LAHC (UMR 5130), situé à Chambéry (Savoie-73) mène des recherches dans les domaines des Composants Micro et Nano Electroniques (thème CMNE), des RadioFréquences et Millimétrique (thème RFM) et de la PHOtonique, THz et de l’Optoélectronique  (thème PHOTO).
Les personnels impliqués dans ce projet appartiennent au département PHOTO et sont issus de l’équipe qui a joué un rôle pionnier dans le développement de la spectroscopie THz en France à partir du milieu des années 90. Le laboratoire a apporté des contributions majeures dans les domaines de l’extraction précise de paramètres matériaux et la détermination de la réponse THz (dans la gamme 100 GHz – 5 THz) de dispositifs complexes intégrant des structures photoniques métalliques, ou diélectriques à une ou plusieurs dimensions. Il a par ailleurs proposé en 2011 une structure de principe de la première structure de tag pour l’identification dans le domaine THz (THID) [1].

Le laboratoire Grenoble Images Parole Signal Automatique (GIPSA Lab) :
Le GIPSA Lab (UMR 5216), mène des recherches théoriques et appliquées sur les signaux et les systèmes produits et échangés par l’homme ou ses environnements naturel et technologique. Il se confronte à des mesures, des données, des observations provenant des systèmes physiques, biologiques, cognitifs ou artefactuels dans le but de fournir des dispositifs de décision, d’action et de communication viables, performants et compatibles avec la réalité physique et humaine. Il s’appuie sur un socle de théories en traitement de l’information et en contrôle/commande pour le développement de modèles et d’algorithmes, validés par des implémentations matérielles et logicielles. De par la nature de ses recherches, GIPSA-lab maintient un lien constant avec des applications dans des domaines très variés : la santé, l’environnement, l’énergie, la géophysique, les systèmes embarqués, la mécatronique, les micro et
nanosystèmes, les procédés et systèmes industriels, les télécommunications, les réseaux, les transports, la sécurité et la sûreté de fonctionnement, l’interaction homme-machine, l’ingénierie linguistique…

Profil du candidat :
Le candidat, idéalement issu d’un Master Recherche de type Physique ou EEA avec des compétences en électromagnétisme, traitement du signal et de l’information, analyse des phénomènes transitoires et inférence de la physique dans les approches d’analyse des données. Des compétences en machine learning sont également requises.
Il pourra par ailleurs présenter des aptitudes en instrumentation et/ou Optique ou optoélectronique.

Description du sujet :
L’identification et l’authentification des produits représentent aujourd’hui des enjeux mondiaux colossaux tant au niveau des sommes que des emplois concernés. En effet, de nombreux secteurs économiques doivent faire face à de nouvelles menaces liées à l’authenticité et l’intégrité des documents ou des biens de consommation qu’ils produisent. La contrefaçon est ainsi un fléau au niveau mondial et entraîne un manque à
gagner très important pour de nombreux fabricants.
Le sujet de cette thèse s’inscrit dans le cadre d’un projet regroupant 2 laboratoires de recherche : l’IMEPLAHC et le GIPSA Lab ainsi que 2 PME : TIHIVE qui développe et commercialise un système d’imagerie THz et ARJO SOLUTION qui développe et commercialise des solutions de lutte contre la contrefaçon. Ce projet a pour objectif de concevoir et mettre en oeuvre des solutions pour l’identification et/ou l’authentification de produits manufacturés. Les solutions sont envisagées dans des gammes de fréquences térahertz (THz) :
1) via l’utilisation d’étiquettes (tags) sans puce qui pourront être soit directement intégrées ou plus simplement apposées aux produits [2],
2) via l’utilisation des propriétés intrinsèques desdits produits, en utilisant par exemple des images THz [3].
Dans le cadre de cette thèse, le candidat sélectionné aura pour objectifs d’étudier, de proposer et de développer diverses solutions d’identification et/ou authentification pouvant être utilisées dans le domaine des fréquences THz, comme par exemples :
– Des tags basés sur des structures périodiques et résonnantes (structures diffractives par notamment), bas coût à base de polymères et présentant des signatures caractéristiques dans le domaine THz, signatures auxquelles spécifiques et uniques [2,4].
– En utilisant directement la « signature intrinsèque » du produit, obtenue par imagerie THz par exemple.Plus précisément, le travail consistera en différentes étapes :

• Concevoir, fabriquer et caractériser (mesure des signatures) les tags THz. Ces travaux seront plus particulièrement menés à l’IMEP-LAHC
• Développer des méthodes de traitement des signatures afin d’évaluer la richesse de l’information contenue et donc du potentiel applicatif des tags retenus. Ces méthodes seront basées sur des solutions
  déjà démontrées au GIPSA Lab [5], [6].
• Développer une solution d’authentification complète intégrant un système développé à TIHIVE et un outil de traitement des signatures, le tout tenant compte des contraintes applicatives réelles (ARJO SOLUTIONS).Ce travail s’appuie donc sur plusieurs volets de recherche applicative complémentaires :
• Un volet expérimental visant à mettre en oeuvre des méthodes de mesures des signatures THz recherchées : spectroscopie THz dans le domaine THz (THz-TDS) ou encore imagerie THz possiblement multi-spectrale.
• Un volet théorique visant à modéliser le comportement de structures diffractives pouvant être à l’originede la richesse de la signature THz du tag.
• Enfin, la définition et la réalisation des algorithmes de traitement des données constitue un volet à la frontière de la physique et du traitement du signal. Il vise à bâtir les algorithmes pour l’identification et la classification des tags à partir des descripteurs innovants.

Logiciels :
Matlab, Langage de programmation de type C/C++ et/ou Python.

Mots clés :
Spectroscopie THz dans le domaine temporel (THz-TDS), THz Tag, techniques d’identification et d’authentification, Analyse spectrale des données, analyse des signaux transitoires, classification, machine learning.

Début : Octobre 2020. – CDD de 3 ans
Salaire mensuel : 1760 € Brut (1340 € net).

Références :
[1] M. Bernier, F. Garet, E. Perret, L. Duvillaret, S. Tedjini,” THz encoding approach for secured chipless radio frequency identification”, Applied Optics, Vol. 50, Issue 23, pp. 4648-4655 (2011)
[2] S. Salhi, F. Bonnefoy, S. Girard, M. Bernier, E. Perret, N. Barbot, R. Siragusa, F. Garet  » Enhanced THz tags authentication using multivariate statistical analysis « , IRMMW2019 44th International Conference on Infrared and Millimeterwave – Paris – France (1st -06st September 2019).
[3] F. Bonnefoy, C. Ioana, M. Bernier, E. Perret, N. Barbot, R. Siragusa, F. Garet  » Identification of random internal structuring THz tags using images correlation and SIWPD analysis « , IRMMW2019 44th International Conference on Infrared and Millimeterwave – Paris – France (1st -06st September 2019).
[4] M. Hamdi, F. Garet, L. Duvillaret, Ph. Martinez, G. Eymin Petot Tourtollet, ” Identification Tag in the THz Frequency domain using Low Cost and Tunable Refractive Index Materials”, Ann. Des Télécom., 68, 7-8, pp. 415-424 (August 2013)- DOI 10.1007/s12243-013-0374-7
[5] Angela Digulescu, Irina Murgan, Cornel Ioana, Ion Candel, Alexandru Serbanescu. Applications of Transient Signal Analysis Using the Concept of Recurrence Plot Analysis. Recurrence Plots and Their Quantifications: Expanding Horizons, 180, pp.19-38, 2016, 978-3-319-29921-1.〈10.1007/978-3-319-29922-8_2〉. 〈hal-01447912〉
[6] Angela Digulescu, Cornel Ioana, Alexandru Serbanescu, Phase Diagram-Based Sensing with Adaptive Waveform Design and Recurrent States Quantification for the Instantaneous Frequency Law Tracking. MDPI Sensors 2019, 19, 2434; doi:10.3390/s19112434

• Mots clés : Electronique et microélectronique - Optoélectronique, FMNT, IMEP-LaHc
• Laboratoire : FMNT / IMEP-LaHc
• Code CEA : IMEPLaHC-24012020-PHOTO
• Contact : frederic.garet@univ-savoie.fr
• Merci de votre intérêt, mais cette offre de Thèses est déjà pourvue.